傳統(tǒng)采礦專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引入GIS的研究

閆順璽，王曉雷，王 政

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009)

傳統(tǒng)采礦專(zhuān)業(yè)教學(xué)中引入GIS的研究

閆順璽，王曉雷，王 政

(河北聯(lián)合大學(xué)礦業(yè)工程學(xué)院，河北唐山063009)

礦業(yè);GIS;教學(xué);數(shù)字礦山

礦山數(shù)據(jù)既包含屬性數(shù)據(jù)，又包含空間定位信息，利用GIS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)這兩種數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，推動(dòng)數(shù)字礦山建設(shè)。GIS技術(shù)在礦業(yè)領(lǐng)域具有越來(lái)越重要的位置，將GIS技術(shù)引入到采礦專(zhuān)業(yè)的教學(xué)中，將拓寬學(xué)生知識(shí)面，提升學(xué)生就業(yè)率。

采礦專(zhuān)業(yè)是礦業(yè)類(lèi)院校的龍頭專(zhuān)業(yè)，為礦山行業(yè)培養(yǎng)出來(lái)了大量?jī)?yōu)秀科技和工程技術(shù)人才，隨著近年來(lái)新技術(shù)新科技的迅速發(fā)展，對(duì)采礦專(zhuān)業(yè)人才提出了更高的要求，傳統(tǒng)的采礦專(zhuān)業(yè)課程體系也需要融入新鮮的內(nèi)容。

一、傳統(tǒng)采礦工程專(zhuān)業(yè)主干課程

(一)主要課程

包括巖體力學(xué)、工程力學(xué)、采礦學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、電工與電子技術(shù)、采礦機(jī)械、礦山企業(yè)管理與技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等。

(二)主要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)

包括地質(zhì)與測(cè)量實(shí)習(xí)、采礦認(rèn)識(shí)、生產(chǎn)及畢業(yè)實(shí)習(xí)、計(jì)算機(jī)應(yīng)用及上機(jī)操作、課程設(shè)計(jì)(機(jī)械零件、采礦、礦井通風(fēng)與安全等)、畢業(yè)設(shè)計(jì)。

(三)主要專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn):采礦模型、巖體控制實(shí)驗(yàn)、礦山通風(fēng)與安全實(shí)驗(yàn)

二、GIS在礦業(yè)工程方面的應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)(G1S)是用于輸入、存儲(chǔ)、分析和表達(dá)空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。自30年前世界上第一個(gè)GIS(OGIS)面世以來(lái)，受計(jì)算機(jī)技術(shù)等相關(guān)技術(shù)飛速發(fā)展的推動(dòng)，以及地學(xué)領(lǐng)域和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)信息技術(shù)需求的牽引，GIS技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在相關(guān)的地學(xué)領(lǐng)域正在發(fā)揮巨大的作用。

地理信息系統(tǒng)在礦業(yè)方面的應(yīng)用主要包括基于GIS技術(shù)的礦山數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與建設(shè)，另外就是利用GIS技術(shù)對(duì)礦山信息進(jìn)行空間分析、模擬，建立專(zhuān)業(yè)的礦山地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦山的有效管理。

(一)礦產(chǎn)資源規(guī)劃管理

建立礦山數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容涉及大量的圖形數(shù)據(jù)，文檔數(shù)據(jù)，指標(biāo)數(shù)據(jù)，對(duì)這些礦產(chǎn)地質(zhì)資料進(jìn)行有效管理是一個(gè)重要問(wèn)題。礦山數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)有效管理礦山地質(zhì)的海量數(shù)據(jù)信息，提高地質(zhì)資料的利用效率，根據(jù)地質(zhì)信息采用數(shù)字化和可視化技術(shù)，為礦業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)，推動(dòng)礦產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展。

(二)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理

傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理是基于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的，無(wú)法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)與相應(yīng)的圖形數(shù)據(jù)的聯(lián)動(dòng)顯示，基于地理信息系統(tǒng)的礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量管理可以對(duì)儲(chǔ)量數(shù)據(jù)、空間圖形進(jìn)行疊加顯示，動(dòng)態(tài)監(jiān)督，方便管理部門(mén)使用。

(三)應(yīng)用GIS進(jìn)行礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)

GIS不僅提供了多源地學(xué)信息進(jìn)行集成管理的能力、靈活的查詢(xún)檢索能力，而且可在經(jīng)驗(yàn)與模型的指導(dǎo)下，通過(guò)各種空間分析方法對(duì)與成礦有關(guān)的各種空間信息進(jìn)行綜合分析解釋?zhuān)_定成礦的有利地區(qū)。實(shí)踐證明，GIS技術(shù)的應(yīng)用形成了新一代的礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)方法。將其引入地質(zhì)找礦行業(yè)是充分利用已有數(shù)據(jù)、提取潛在信息以及提高礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)水平的重要途徑。

(四)礦山?jīng)Q策支持系統(tǒng)

目前GIS技術(shù)在礦山領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的管理、編輯、查詢(xún)和一些簡(jiǎn)單的空間分析，在專(zhuān)家輔助決策、根據(jù)已有知識(shí)進(jìn)行推理判斷上還不成熟，集成了人工智能專(zhuān)家技術(shù)后，GIS將在礦山安全評(píng)價(jià)、礦山環(huán)境保護(hù)等方面起到重要作用，最終實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)利用。

(五)GIS在礦業(yè)工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

GIS是礦產(chǎn)資源管理分析評(píng)價(jià)的理想工具，GIS有很強(qiáng)的綜合多學(xué)科地學(xué)數(shù)據(jù)的能力，非常有利于礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)。相對(duì)于其他技術(shù)，GIS具有以下一些優(yōu)勢(shì):

(1)對(duì)地圖數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理和實(shí)時(shí)更新使得各種地學(xué)圖件和地質(zhì)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期保存及修改變得更加容易。

(2)具有強(qiáng)大的建模功能?？梢詫?duì)多源地學(xué)數(shù)據(jù)建立空間三維模型和動(dòng)態(tài)模型，使數(shù)據(jù)的分析更有效和定量化。

(3)可以根據(jù)任意一條屬性數(shù)據(jù)查詢(xún)檢索符合條件的對(duì)象并實(shí)現(xiàn)地圖上的定位，如查詢(xún)某一名稱(chēng)或某種礦量的企業(yè)，還可以對(duì)地圖上的空間對(duì)象查詢(xún)其屬性信息。

(4)利用GIS的距離長(zhǎng)度量算、角度量算、面積量算等功能可以精確地統(tǒng)計(jì)各種地質(zhì)體空間幾何屬性，如面積、周長(zhǎng)等，實(shí)現(xiàn)定量地研究和預(yù)測(cè)。

(5)利用GIS的專(zhuān)題圖制圖功能可以把抽象的地質(zhì)規(guī)律形象的表現(xiàn)出來(lái)，便于分析相關(guān)聯(lián)的現(xiàn)象間的相互關(guān)系和現(xiàn)象的發(fā)展規(guī)律，大大減少圖紙人工繪制繁重勞動(dòng)。

(6)GIS可以實(shí)現(xiàn)不同專(zhuān)題數(shù)據(jù)空間疊加分析，可以分析滿足多個(gè)條件的圖形區(qū)域，研究者可以根據(jù)需要反復(fù)進(jìn)行多次疊加自由組合。

(7)利用GIS可以得到實(shí)時(shí)的、清晰的、符合專(zhuān)題需求的成果圖件。

(六)GIS在采礦專(zhuān)業(yè)就業(yè)方面的作用

現(xiàn)代礦山企業(yè)對(duì)于采礦專(zhuān)業(yè)技術(shù)員的要求，除了掌握扎實(shí)的采礦專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程和相關(guān)技能外，還要能夠熟練掌握常用的辦公軟件和相關(guān)專(zhuān)業(yè)軟件，將AutoCAD和MapGIS·AutoCAD可以看作是GIS軟件的雛形，迄今為止，很多城市的規(guī)劃圖及地籍圖都是在AutoCAD環(huán)境下繪制的。MapGIS軟件是中地公司的GIS軟件產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于國(guó)土、礦山領(lǐng)域。熟練掌握這些GIS軟件是提高采礦專(zhuān)業(yè)學(xué)生技能，促進(jìn)采礦學(xué)生就業(yè)的重要內(nèi)容。

四、結(jié) 論

(1)隨著“數(shù)字礦山”概念的提出，采礦專(zhuān)業(yè)必須改革傳統(tǒng)的的理論教學(xué)體系和部分脫離實(shí)際的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，適當(dāng)拓寬專(zhuān)業(yè)面，增加一些與采礦專(zhuān)業(yè)將來(lái)的管理模式密切相關(guān)的新技術(shù)方面的課程，如GIS、RS 等。

(2)重視GIS實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，在讓采礦專(zhuān)業(yè)學(xué)生了解基本GIS理論知識(shí)的同時(shí)，應(yīng)著重加強(qiáng)學(xué)生對(duì)國(guó)內(nèi)礦山主流GIS軟件的實(shí)際操作能力，如Autocad，mapgis，Arcgis等。

(3)提高采礦專(zhuān)業(yè)學(xué)生的利用GIS解決常見(jiàn)礦山問(wèn)題的綜合能力。如圖形數(shù)字化、屬性錄入、圖形編輯、空間分析、礦山建模等。這些能力的培養(yǎng)要以理論教學(xué)為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)踐教學(xué)實(shí)現(xiàn)。

［1］ 劉過(guò)兵．高工專(zhuān)采礦類(lèi)專(zhuān)業(yè)改革與實(shí)踐［J］．煤炭高等教育，2003(5):72-74．

［2］ 賈明濤，魯芳．新時(shí)期我國(guó)普通高校采礦專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式的思考［J］．礦業(yè)快報(bào)，2003．

［3］ 郭文兵，周英，王永建．采礦專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)中產(chǎn)學(xué)研合作教育模式的探索［J］．遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版)，2002(2):30．

［4］ 趙迎春，王小鳳．MGIS在煤礦中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景探索［J］．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(9):80．

［5］ 宋和清，范文濤．淺談數(shù)字礦山建設(shè)中礦山地理信息的構(gòu)建［J］．中國(guó)礦業(yè)，2007(08):31．

The Study on the Introduction of GIS Into Traditional Mining Teaching

YAN Shun-xi，WAMG Xiao-lei，WANG Zheng
(College of Mining Engineering，Hebei United University，Tangshan Hebei 063009，China)

mining industry;GIS;teaching;digital mine

Data on mine contains the attribute data and spatial localization information．GIS can realize the management of the two kinds of data and promote the construction of digital mine．GIS technology becomes more and more important in mining field．If we introduces GIS technology to mining professional teaching，it will broaden the students＇knowledge and enhance students＇employment rate．

G642．0

A

2095-2708(2012)04-0063-02

2012-05-03